Главная | Обратная связь

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Для того чтобы найти количество теплоты, которое должно быть пере- дано в теплообменном аппарате от горячего теплоносителя к холодному (т.е. тепловую нагрузку теплообменника Q ), необходимо составить тепловой ба- ланс.

При теплообмене теплота, отдаваемая более нагретым теплоносителем

в единицу времени тепловой поток

Q1(Вт), затрачивается на нагрев более

холодного теплоносителя

Q2. Часть теплоты расходуется на компенсацию

тепловых потерь

Qп:

 

Q1 Q2

Qп. (4.1)

 

При этом тепловая нагрузка может быть как Q1

так и

Q2. В большин-

стве случаев за тепловую нагрузку теплообменника принимают

Q2.

Уравнение теплового баланса может быть записано через величину эн- тальпий и массовых расходов теплоносителей:

 

G1(i1н

i1к )

G2(i2к

i2 н)

Qп, (4.2)

 

где

G1, G2

– массовые расходы веществ, участвующих в процессе теплооб-

мена, кг/с;

i1н , i1к

 

– энтальпии горячего теплоносителя на входе и выходе, соответ-

ственно, Дж/кг;

i2н , i2к

– энтальпии нагреваемого теплоносителя на входе и на выходе,

соответственно, Дж/кг.

Если теплоносители не меняют своего агрегатного состояния, т. е. не происходит их конденсации, испарение, то уравнение теплового баланса (4.1) принимает вид:

 

G1 C1(t1н

t1к)

G2 C2 (t2к

t2н )

Qп, (4.3)

 

где

G1, G2

– массовые расходы веществ, участвующих в процессе теплооб-

мена, кг/с;

C1, C2

 

– удельные теплоемкости веществ, участвующих в процессе те-

плообмена, Дж/(кг · К);

t1н , t1к

ля, ºС;

t2н , t2к

ля, ºС.

– начальная и конечная температуры горячего теплоносите-

 

– начальная и конечная температуры холодного теплоносите-

Под удельной теплоемкостью понимают количество теплоты, сооб- щаемое 1 кг вещества для изменения его температуры на 1 °С.

В тех случаях, когда теплообмен между двумя средами сопровождается фазовым переходом (кипение, конденсация), в уравнениях тепловых балан- сов необходимо учитывать теплоту фазового перехода [2, 3, 11, 14, 17-20]. Например, для конденсатора, в котором происходит конденсация паров го- рячего теплоносителя за счет нагревания холодного теплоносителя, уравне- ние теплового баланса будет иметь вид:

 

G1 r1

G2 C2 (t2к

t2н)

Qп, (4.4)

 

где

r1 – удельная теплота конденсации горячего теплоносителя, Дж/кг.

Под удельной теплотой конденсации понимают количество теплоты,

которое выделяется при конденсации 1 кг теплоносителя.